Elektrikaarkeevituse arendamine
Kaarkeevituse ajalugu
Esimene praktiline rakendus vikerkaar metallide elektrikeevitamisel saadud alles 1882. aastal, mil N. N. Benardos lõi Peterburis «Meetod metallide ühendamiseks ja eraldamiseks elektrivoolu otsesel toimel», mida ta nimetas «elektrohefaistuseks».
Akadeemikute N. S. Kurnakovi, O. D. Khvolsoni jt järelduse kohaselt seisneb selle meetodi olemus selles, et töödeldav objekt ühendatakse elektriallika ühe poolusega ja kivisüsi teise poolusega ning töödeldava objekti ja töödeldava objekti vahel moodustub pingekaar. kivisüsi tekitab metalli kuumutamisel ja sulatamisel sarnase toimega, mis tekib puhumislambi leegil. Hoidjasse sisestatakse spetsiaalne süsinik- või muu juhtiv elektrood ja kaar toestatakse käega.
Aastatel 1888-1890 täiustas mäeinsener N.G. elektrikaare soojuse kasutamise meetodit metallide keevitamiseks.Slavyanov, kes asendas süsiniku elektroodi eranditult metallelektroodiga ja töötas välja poolautomaatse seadme metallelektroodi varustamiseks selle põlemise ajal ja kaare säilitamiseks, mida ta nimetas "sulatajaks".
Teede olemus elektrikaarkeevitus, mis on loodud andekate inseneride-leiutajate N. N. Benardose ja N. G. Slavjanovi töö tulemusena, püsib muutumatuna tänapäevani ja seda saab iseloomustada järgmiselt: elektroodi ja toote ühendatud osade vahele tekkiv elektrikaar sulatab välja toote alusmaterjali. toode oma kuumusega ja sulatab kaareleki tsooni juhitava elektroodi — täitematerjali, mis sulametalli tilkade kujul täidab liitekoha ja sulab kokku toote mitteväärismetalliga. Sel juhul reguleeritakse kaare kogusoojuse teket sobiva režiimi valimisega, mille põhiparameetriks on vool.
Praktilises rakenduses on meetodites tehtud ja tegemisel arvukalt täiendusi, mis ei muuda protsesside olemust, vaid suurendavad nende praktilist väärtust. Loodud keevitusmeetodite arendamine käib koos keevitustehnoloogia energiaaluste arendamisega keevitamise kvaliteedi ja tootlikkuse tõstmise suunas.
Peamised tingimused, mis sellele arengule kaasa aitasid, olid:
-
kaare stabiilse töö tagamine;
-
ühenduse sobiva kvaliteedi ja tugevuse saavutamine.
Esimene tingimus täideti, luues keevitustingimustes elektrikaare omadustega määratud omadused.
Kaart kui peamist kütteallikat ja keevitamise energiatarbijat iseloomustab dünaamiline koormus, mille korral sekundisajandikutes mõõdetavate ajavahemike järel ilmnevad kaareahelas järsud muutused elektrirežiimis.
Elektroodi sulamine ja metalli ülekandumine elektroodilt toorikule põhjustab kaare pikkuse järske kõikumisi ja kaare toiteallika korduvaid lühiseid (kuni 30 korda sekundis) väga lühikeste intervallidega. Sel juhul ei jää vool ja pinge konstantseks, vaid neil on hetkelised muutused teatud väärtusest maksimumini ja vastupidi.
Sellised äkilised koormuse muutused häirivad elektrikaare süsteemi tasakaaluseisundit — praegune allikas… Selleks, et kaar põleks pikka aega teatud voolutugevuse juures, kustuma ja muuks elektrilahenduseks ei muutuks, on vajalik, et kaare toiteallikas reageeriks kiiresti kaares toimuvatele muutustele. kaare režiim ja tagab selle stabiilse töö.
Elektrikeevitustehnika väljatöötamise alguses tehti seda sisseehitatud liiteseadisega takistite abil, et piirata voolu ja järjestikku vaigistada kaare elektrimasinate põhiahelas. Seejärel luuakse spetsiaalsed langevate omaduste ja madala magnetilise inertsiga jõuallikad, mis vastavad täielikult keevituskaare omadustest tulenevatele nõuetele.
Paralleelselt elektrikeevitustehnika arendamisega viiakse läbi uuringuid, mis võimaldavad kindlaks teha kaare staatiliste karakteristikute põhiparameetrid keevitustingimustes ning uurida energiaallikate optimaalseid tingimusi ja peamisi elektrilisi parameetreid ning nende mõju. kaare põlemise stabiilsus ja järjepidevus keevitamise ajal.
Järgmisel perioodil töötati elektrikeevitusmasinate protsessi staatika ja dünaamika uuringutele tuginedes välja keevitusmasinate süsteemide ja aparatuuri klassifikatsioon ning loodi ühtne üldistatud keevitusmasinate teooria.
Kaarkeevitusprotsessi omadused
Elektrikaare keevitamise protsess on väga keeruline füüsikaliste, keemiliste ja elektriliste nähtuste kompleks, mis toimuvad pidevalt kõikides etappides ja äärmiselt lühikese aja jooksul. Võrreldes tavapäraste metallide sulatamise metallurgiliste protsessidega on keevitusprotsess erinev:
-
väike vanni maht sulametalliga;
-
metalli kuumutamise kõrge temperatuur, mis suurel kiirusel ja kohalikul kuumutamisel põhjustab kõrgeid temperatuurigradiente:
-
lahutamatu seos rakendatava metalli ja mitteväärismetalli vahel, kusjuures viimane on justkui esimese vorm.
Seega on väikeses mahus keevisvannis kuumutatud ja sulametalli ümbritsetud olulise massiga madalama temperatuuriga mitteväärismetalli. See asjaolu määrab loomulikult metalli kõrge kuumenemise ja jahutamise kiiruse ning selle tulemusena määrab keevisvannis toimuvate reaktsioonide olemuse ja suuna.
Läbides kaarepilu, puutub sulanud lisametall väga kõrgetel temperatuuridel kokku kaare atmosfääriga, mis põhjustab metalli oksüdeerumist ja gaaside neeldumist sellest ning inertgaaside (peamiselt lämmastiku) aktiveerumist. kaar, mille aktiivsus on tavapärastes metallurgilistes protsessides tühine.
Keevisvannis olev sulametall puutub kokku ka kaare atmosfääriga, kus toimuvad füüsikalis-keemilised reaktsioonid metalli, selle lisandite ja neelduvate gaaside vahel. Nende nähtuste tulemusena on sadestunud keevismetallis suurenenud hapniku- ja lämmastikusisaldus, mis teatavasti vähendab metalli mehaanilisi omadusi.
Kui metall läheb kaareks ja jääb sulasse olekusse raua lisandi kohas, põlevad ka legeerivad lisandid, mis samuti halvendavad metalli mehaanilisi omadusi. Lisandite põlemisel tekkivad gaasid, aga ka sulametalli tahkumisel metallis lahustunud gaasid võivad põhjustada ladestunud metallis tühimike ja pooride moodustumist.
Seega raskendavad keevitamisel toimuvad protsessid kvaliteetse keevismetalli saamist. Need raskused osutusid sellisteks, et ilma erimeetmeid võtmata oli võimatu saada keevisõmblust, mille omadused on lähedased keevismetalli omadustele, mis on keevitamise kvaliteedi peamine näitaja.
Kaarkeevitustehnoloogia täiustamine
Peamine meede, mis suurendas olemasolevate kaarkeevitusmeetodite puhul metalliliidete kvaliteeti ja tugevust, oli spetsiaalsete kattekihtide kasutamine - elektroodide katted.
Algperioodil oli selliste katete-katete ülesanne ioniseeriva toime tõttu süttimist hõlbustada ja kaare stabiilsust tõsta. Hiljem, paksude või kvaliteetsete katete väljatöötamisega, mille ülesandeks on lisaks kaare stabiilsuse suurendamisele parandada ladestunud metalli keemilist koostist ja struktuuri, tõuseb keevitamise kvaliteet oluliselt. täheldatud.
Elektroodide spetsiaalsete katete väljatöötamine on võimaldanud viimastel aastatel levitada vee all metallide keevitamise ja lõikamise põhimeetodite kasutamist. Sel juhul on ka elektroodidel olevate katete eesmärk (nende aeglasema põlemise tõttu kui elektroodil) säilitada kaare ümber kaitsekilp ja moodustada mull, milles kaar põleb koos katete põlemisel vabanevate gaasidega. .
Samaaegselt keevisühenduse kvaliteedi paranemisega täheldatakse keevitamise tootlikkuse tõusu, mis käsitsi keevitamisel saavutatakse keevituskaare võimsuse suurendamisega koos metallelektroodi läbimõõdu samaaegse suurenemisega. Võimsuse märkimisväärne suurenemine ja elektroodide suuruse suurenemine tõi kaasa käsitsi keevitamise asendamise automaatse vastu.
Suurimad raskused automaatkeevitamisel valmistas elektroodkatete-katete probleem, ilma milleta on tänapäevaste nõuete kohaselt kvaliteetne keevitamine peaaegu võimatu.
Edukas lahendus oli purustatud graanulite räbusti katte juhtimine mitte elektroodile, vaid mitteväärismetallile.Sel juhul põleb kaar räbustikihi all, tänu millele kasutatakse kaare soojust tõhusamalt ja õmblus on kaitstud õhuga kokkupuute eest. See täiendus täiustas põhilist metallelektroodiga keevitusprotsessi, mis suurendas oluliselt tootlikkust ja parandas keevisõmbluse kvaliteeti.
Võimalus juhtida ühendatavate metallide termilist olekut keevituskaare jaoks kaasaegsete energiaallikate abil võimaldab realiseerida kõik liitumisprotsessi üleminekuvormid plastist materjalide vedelasse sulaolekusse. See asjaolu avab uued võimalused mitte ainult erinevate metallide, vaid ka mittemetalliliste materjalide omavaheliseks ühendamiseks.
Tehnoloogiliste keevitusprotsesside täiustamisega suureneb keeviskonstruktsioonide tugevus ja töökindlus. Algsel perioodil, kui keevitusprotsess toimus eranditult käsitsi, kasutati elektrikaarkeevitust igat tüüpi restaureerimis- ja remonditöödel.
Elektrikaarkeevituse kui ühe peamise ja arenenud tehnoloogilise protsessi tähtsus hetkel on vaieldamatu. Keevitamise kasutamise kogemus erinevates tööstusharudes on selgelt tõestanud, et see metallitöötlemisviis võimaldab mitte ainult metalli säästa (25–50%), vaid ka oluliselt kiirendada igat tüüpi metallkonstruktsioonide tööde valmistamist.
Protsessi mehhaniseerimise ja automatiseerimise arendamine, mille eesmärk on tootlikkuse pidev tõus, koos keevitamise kvaliteedi ja tugevuse pideva tõusuga, laiendab veelgi selle rakendusala.Elektrikaarkeevitus on praegu juhtiv tehnoloogiline protsess igat tüüpi metallkonstruktsioonide tootmisel, mis töötavad staatilise ja dünaamilise koormuse all madalatel ja kõrgetel temperatuuridel.
Muud huvitavad ja kasulikud artiklid elektrikeevituse kohta: